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1.
为了解决沙粒掩埋挡沙墙造成挡沙墙防护效果降低,文中基于k-ε湍流模型的RANS方法和多孔介质模型对不同参数的吸沙式挡沙墙进行数值模拟计算,并采用风洞试验验证文中所选湍流模型和网格划分策略的正确性。研究结果表明：风沙流经过挡沙墙会形成速度分区,分别为墙前减速区、墙后墙体结构导致的局部加速区、墙体正上方加速区、墙后涡流区以及恢复区。随着挡沙墙孔隙率减小,背风侧有效遮蔽区域越大,背风侧积沙位置离墙体越近,吸沙式挡沙墙的最优孔隙率在25%～35%,考虑到制造工艺,孔隙率选35%为宜;文中所设计挡沙墙的吸沙功能良好,吸沙量的大小正相关于孔隙率和来流风速;吸沙式挡沙墙周围的水平风速随高度增加逐渐从“U”型转变为“V”型分布,风速廓线在垂直方向上呈现倒“S”形分布。当风速一定时,有效防护距离随着挡沙墙高度的增加而增大,积沙范围增大;当高度一定时,积沙位置随着来流风速的增大逐渐向下风向转移。挡沙墙高度越高,承受的风压越大,工程造价上升,从防护距离和工程造价两方面考虑,四块挡沙板是吸沙式挡沙墙最合理阻沙高度。 相似文献
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青藏铁路沱沱河路段流场特征及沙害形成机理 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对青藏铁路沱沱河路段路基流场结构、风速廓线特征的风洞模拟实验研究,发现气流在途经铁路路基时,路基断面对近地表流场改变极大,在其两侧形成明显的遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区以及消散恢复区。铁路沙害的形成主要是路基迎风侧气流由于遇阻抬升和集流加速,对路肩和路基中上部产生风蚀;随着气流加速抬升,底层砂粒以跌落沉降的方式堆积在路基迎风坡坡脚,造成路基沙埋;当气流越过路基,在背风侧由于减速沉降和涡旋运动,风沙流处于过饱和状态,将所携带的大量砂粒堆积在背风坡。 相似文献
3.
《干旱区研究》2020,(3)
以新疆S214省道沙害防治区段为背景,应用CFD(computational fluid dynamics)数值模拟方法分析了高立式芦苇沙障周围的风沙流场,结果表明:高立式芦苇沙障周围流场可分为迎风侧减速区,上方加速区和背风侧恢复区,背风侧无明显涡流区生成,沙障间的合理间距与风速呈负相关。现场布置模式对20 m·s~(-1)的风沙流有较好防护效果,低于此风速时,第二道沙障背风侧基本无恢复区生成,后两道沙障迎风侧积沙较多且紧贴沙障分布,压埋沙障速度较快。通过相贴原理优化沙障间距,可以充分发挥各道沙障的防护作用,有效抵御风沙流侵袭,适当延长沙障使用年限。根据前人观测数据、现场调查和数值模拟结果,建议研究区内高立式芦苇沙障间距宜为20～25 m。该研究结果可为研究区内高立式芦苇沙障的合理布置提供理论依据,也可为其他风沙防护工程的建设提供参考。 相似文献
4.
通过ANSYS数值模拟研究了不同孔隙率组装式多周期HDPE板固沙土工格在不同风速下流场变化、防护距离以及积沙形态变化过程。结果表明:当气流通过HDPE板时,在其周围形成六个速度分区,分别为迎风侧正压低速区、抬升增速区、集流加速区、第一、第二负压减速区和速度恢复区;当风速较小时,大孔隙率HDPE板的防护距离大于小孔隙率的防护距离,当风速较大时,不同孔隙率HDPE板防护距离变化不大;HDPE板内积沙形态随时间是一个动态变化的过程,当风速较小时,比较容易形成规则的凹曲面;大孔隙率HDPE板防沙形式以积沙为主,小孔隙率的HDPE板以阻沙为主;HDPE板内积沙量受风速和孔隙率影响明显,同一风速下孔隙率越小,板内平均积沙厚度越小,积沙量越少,同一孔隙率下风速越小HDPE板内以及板前积沙厚度越大,积沙量越多。 相似文献
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内蒙古高原小叶锦鸡儿灌丛沙堆对气流结构与风蚀的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛沙堆是内蒙古高原东南部农牧交错区的主要风沙堆积类型。通过对该区典型灌丛沙堆周围风沙气流的野外观测,结果表明,气流方向与强度和输沙率,随沙堆不同位置而发生变化。绕过沙堆两侧的气流和越过沙堆上部的气流在背风侧汇集,并在同等沙堆高度的范围内和1.5倍沙堆高度的水平范围内出现涡流。从灌丛沙堆迎风坡脚经南北两侧至背风坡脚以及背风侧5倍沙堆高度的水平距离间,风速依次出现逐渐增大—最大—逐渐减小—最小—回増至旷野风速的变化过程。在不同风向条件下,灌丛沙堆背风侧气流的风速廓线,并不完全遵循对数变化规律,沙堆南侧气流在0.3~0.6 m高度处出现变异。另外,沙堆周围输沙率在迎风侧和南北两侧与风速变化基本一致,但在背风侧因气流方向紊乱而出现变异。输沙率随高度增加,在沙堆迎风侧至两侧各部位呈有规律递减,但在背风侧无规律。 相似文献
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挡雪墙是公路风吹雪雪害防治中常用的一项技术,但其设置参数一直缺乏系统研究。基于风洞模拟试验,利用积雪堆积厚度等值线和积雪堆积剖面线分析,对与主害风垂直时两种高度(1.5m/2.0m)的不透风式挡雪墙积雪形态及积雪量进行研究,结果表明:在吹雪30s条件下,不透风式1.5m/2.0m挡雪墙迎风侧积雪量明显大于背风侧,且挡雪墙越高,其挡雪功能越好。两种高度的挡雪墙在其迎风侧积雪堆积厚度(D)与挡雪墙墙高(H)为3阶多项式函数关系,且堆积曲线趋势基本一致;而背风侧则为2阶多项式函数关系,1.5m高挡雪墙在其迎风侧和背风侧风雪流堆积厚度相对较小且趋势线较平缓。综合分析表明,2.0m的挡雪墙其阻雪效果优于1.5m。 相似文献
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新疆和田河流域单株柽柳灌丛流场的实验研究 总被引：4，自引：4，他引：0
柽柳是新疆和田河流域广泛分布的一种灌木,是影响柽柳灌丛沙堆发育的主要因素之一.依据风沙运动实验相似理论,以新疆和田河流域的柽柳灌丛为原型,用塑料制作成高(h)10 cm、冠幅10 cm×10 cm单株柽柳灌丛实验模型,在风洞中选用6,8,10,12 m/s和14 m/s5组不同风速,分别对单株柽柳灌丛模型作纯气流流场的模拟实验和在风沙流作用条件下单株柽柳灌丛周围沙粒蚀积特征的观测.模拟实验表明:在不同动力条件作用下,单株柽柳灌丛迎风侧的"足部"为一明显的气流减速区,但沙粒的蚀积特征表现为风蚀;在单株柽柳灌丛的上方一倍植株高度的范围内为气流加速区;在单株柽柳灌丛的背风侧顺风向为弱涡流区,表现为积沙、气流恢复区、风蚀;而在单株柽柳灌丛的两侧为气流的加速区,表现为强烈的风蚀;随着实验风速的增加,单株柽柳灌丛后涡流区内,积沙形成的沙条长短轴的长度经历了一个先减小后增大的变化过程;柽柳灌丛引发的风沙流流场结构的变化,干扰了风沙流的运行,对于维持柽柳灌丛沙堆的形态,促进柽柳灌丛沙堆的增长具有重要的作用. 相似文献
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新建格库铁路挡沙堤阻沙机理研究 总被引：1，自引：0，他引：1
文中基于FLUENT有限元软件,对挡沙堤周围流场和沙粒运动轨迹进行数值模拟。结果表明:当风沙流流经挡沙堤时,会在挡沙堤周围形成堤前减速区,集流加速区,高速区,背风低速区和速度恢复区;在气流速度恢复过程中,不同高度的气流层(某一高度处的气流)速度恢复到稳定值所需要的距离不同,气流层所处高度越大,经过挡沙堤后,恢复到初始速度所需的距离越小;随着初始风速的增大,挡沙堤有效防护距离在减小。通过不同风速下挡沙堤周围流场分析,1.5m高挡沙堤有效防护距离为12～20m,在有效防护距离之外,需要设置截沙沟来增强拦截效率;利用DPM模拟了沙粒运动轨迹,沙粒落点在10H左右的位置。综合流场分析和DPM模拟结果,推荐截沙沟的设置距离为8H～12H,可为现场施工提供一定理论支撑。 相似文献
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为了研究柽柳灌丛沙堆表面蚀积变化特征及其风沙环境演变方向,采用插钎法对策勒流沙地半球形柽柳灌丛沙堆进行地表蚀积变化观测,结合同步气象数据,采用数理统计和函数拟合方法分析,结果表明:柽柳灌丛沙堆迎风坡和顶部为风积区,沙堆外围西北区、北翼区、南翼区均为年蚀积动态平衡区,在一年内既不风蚀也不风积。灌丛沙堆外围的西南区为严重的沙丘前移风蚀区,受多风向变化影响,沙堆外围的东侧背风区为轻微-中等程度的风蚀区。沙堆表面年净风积量为0.47 m3,风蚀量为0.004 8 m3,风蚀主要发生在背风坡坡底和裸露的坡脚上。沙堆表面风积量与每个阶段起沙风时间呈一定相关性,除了北翼区表面风积量与大于起沙风平均风速中等相关外,其余几个观测小区风蚀量、风积量与对应的大于起沙风的平均风速之间相关性较差,沙堆西区、北翼区、背风区表面风蚀量与起沙风时间为中等程度相关性,背风区的相关性最好,灌丛沙堆表面和外围南翼区风积量与每个阶段起沙风时间呈中等程度相关性。 相似文献
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植被沙障对近地表风沙流特征影响的风洞实验 总被引：4，自引：1，他引：3
植被沙障在一些地区已成为沙害防治的有效手段,其应用也越来越广泛,但对其治沙机理尚不很清楚.在盖度为10%,15%,20%,30%,40%,60%情况下,对植被沙障的防风固沙效益进行了风洞试验.实验风速设置为6,8,11 m/s,测定不同植被盖度的风速廓线特征、风沙流结构特征及其防沙效果.实验结果表明:①积沙总量随盖度增加而逐渐降低,风沙流中的砂粒分布在一定的高度范围内,但分布的高度随盖度的增加呈下降趋势;②植株的茂密程度对风沙流的结构有明显影响,盖度越高,积沙量越集中在下部;③盖度并不是导致积沙量为零的唯一指标,风蚀是否发生,还与植被的疏透度、防护林的高度等有关. 相似文献
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基于SPH方法的风沙流中沙粒速度分布数值计算 总被引：1，自引：0，他引：1
沙粒速度是沙粒传输理论研究中的重要参数,它可以反映风沙两相流运动中微观运动和宏观运动的信息。本文运用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法对风沙流动过程进行建模及数值计算,动态地显示跃移沙粒在整个风沙流过程中的运动状态,得到单个沙粒运动速度大小和方向的变化趋势,通过对单个沙粒的运动物理量进行统计分析,得到了沙粒群体运动行为的动力学特性。SPH方法的基本思想是将计算区域分解成独立的粒子,这些携带着自身质量,具有自身密度等物理特性的计算粒子可以随着控制方程运动,这点与自然界中沙粒的离散特点非常相符。本文针对SPH方法自身的关键因素进行了与风沙流特点相适应的改进和修正,使其在处理风沙流中两相物质的耦合时有它独到的优势。 相似文献
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库布齐沙漠机械防沙措施的防护效益 总被引：5，自引：0，他引：5
在库布齐沙漠风沙防治试验场,开展了机械防沙措施的防护效益观测。结果表明:防风效益、阻沙效益和表土含水率等随沙障材料、规模和结构发生变化。1 1 m×1 m植物纤维网沙障和高密度聚乙烯(HDPE)网沙障风速降低比(K值)分别为58.5%和55.7%,均高于同规格的沙柳沙障的18.3%,说明同一规格下植物纤维网防风效果要优于其他材料;2 1 m×1 m植物纤维网沙障和1 m×1 m HDPE沙障的K值均小于相同材料8 m×8 m沙障的K值,说明小规格低立式沙障防风效应,低于相同材料较大规格高立式沙障;3月积沙量数据分析表明,阻沙栅栏能有效减小积沙量,而固沙沙障内积沙量受风向和局部地形影响较大;4不同材料与不同规格沙障内的表土含水率均高于对照区裸沙地,说明防沙措施对保持土壤水分也起到了一定作用。 相似文献
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塔克拉玛干沙漠北缘荒漠过渡带风沙流结构特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用多种集沙仪,通过野外实时输沙观测,对塔克拉玛干沙漠北缘荒漠过渡带的地表风沙流特征进行了分析,结果表明：① 100 cm高度范围内,总输沙量的47.3%分布在30 cm高度内,这一比例小于前人的研究结果;输沙量随高度的变化比较符合幂函数分布。② 风沙流输沙的粒径以细砂、极细砂与粉砂为主,各高度层所占比例均达99%以上;风沙流输沙平均粒径随高度增加而减小,沙尘的含量随高度增加呈现“象鼻”状分布。③ 风沙流中贴地层风速廓线受风沙相互作用的影响,不再符合对数分布,更加符合幂函数u=azb分布。 相似文献
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沙漠地区风沙活动特征——以中国科学院风沙观测场为例 总被引：11，自引：2，他引：11
运用中国科学院风沙科学观测场的实测资料,对腾格里沙漠风沙环境特征进行初步分析,内容包括起沙风、风沙活动强度、风沙流结构和沙漠边界层的风速廓线.该地区的起沙风以6～8 m/s为主,占总起沙风的71.63%,其次为8～10 m/s,占19.24%,两者之和占90.87%;大风日数为4天;风向以W-N组风向为主;占全年的53.14%.年输沙势为36.56VU,风能属于低风能环境,单一主风向和单风态风环境.风沙流主要集中在地表的0.1 m,占总输沙量的95.46%.观测场近地层厚度大于50 m. 相似文献
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高立式沙障不同叠加模式的阻沙量对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解决尼龙阻沙网在沙埋情况下的防风阻沙,采用不同叠加模式的尼龙阻沙网进行防护。设置3种高立式沙障叠加模式方案,叠加位置分别位于迎风坡、阻沙网、背风坡,迎风坡与背风坡叠加的尼龙阻沙网与原有阻沙障距离和长度均相同,叠加的阻沙网高度为沙埋原有阻沙障的一半,且叠加的尼龙阻沙网需高出原有尼龙阻沙障。选择高1.2 m的沙埋阻沙障进行叠加,迎风与背风坡叠加的位置距原有阻沙障水平距离约45 cm。通过野外观测发现：① 不同叠加模式的高立式沙障阻沙量不同,即阻沙网＞迎风坡＞背风坡;② 3种不同叠加模式的积沙量都随着阻沙网的不断叠加而增加,且增加的阻沙量越来越大;③ 随着阻沙网的不断叠加,3种不同叠加模式的单位阻沙成本不断变化。迎风坡与阻沙网模式的单位阻沙成本不断降低,最后趋于平稳;背风坡模式有所不同,其单位阻沙成本先有所增加,然后再下降,最终趋于平稳。阻沙成本为：阻沙网<迎风坡<背风坡。 相似文献
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风沙入库给干旱、半干旱地区的水库带来了严重的填淤危害。本文通过对内蒙古乌审旗南部巴图湾水库岸边流动沙丘不同部位风速与风沙流的同步观测,计算出库岸流动沙丘表面的平均输沙率。利用巴图湾水库1986~2005年9月份的5期TM遥感影像统计出水库两岸受不同风向影响的流动沙丘断面的平均长度,结合巴图湾水库附近乌审旗河南乡气象站1985~2004年的气象资料,统计出不同风向大于起沙风的风速年均持续时间,初步计算出巴图湾水库的年均入库风沙量。结果表明:(1)巴图湾水库的年均入库风沙量为3.65万t,其中西岸风沙入库量为3.55万t,东岸为0.10万t。西岸风沙危害最为严重,是治沙工作的重点。(2)巴图湾水库的风沙入库具有明显的时间性和方向性。受季风气候的影响,风沙入库的方向会随着风向的变化而改变。东南风与西北风是造成东西两岸风沙入库的主要风向。西北风对风沙入库量的贡献最大。(3)在大于起沙风的风速中,5~12 m/s风速段是风沙入库的主要风速。当风速中7 m/s以上的风速持续时间有一个较小的增加时,入库风沙量将会有一个巨大的增加。(4)库岸半固定沙丘的风沙入库,降尘和风水复合侵蚀引起的库岸坍塌也是入库风沙量的重要组成部分。因此,巴图湾水库的实际年入库风沙量应该大于3.65万t。 相似文献
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化学固沙结层的力学强度与抗风蚀能力关系 总被引：5，自引：0，他引：5
通过对三种固沙剂的固沙结层的力学强度与抗风蚀能力进行试验对比研究,揭示两者的内在关系,从而为制定化学固沙标准提供依据。实验表明,固沙结层的粘聚力随固沙剂用量增大而增大,并且成直线关系。固沙结层临界侵蚀风速与固沙剂用量呈线性关系,相关性很好;除了粘聚力外,材料的性质对抵抗风沙流的侵蚀也有很大的影响。 相似文献
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不同粒径沙粒胶结体覆盖对地表风蚀和输沙率抑制效应的风洞模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
沙粒胶结体(sand cemented bodies,缩写为SCB)是由众多沙粒胶结而成的大颗粒物质,广泛分布于塔克拉玛干沙漠腹地部分垄间地表。通过风洞实验测定了不同风速下不同粒径沙粒胶结体覆盖对沙床面的土壤风蚀率和输沙率变化的影响。结果表明:风速和粒径是影响SCB覆盖沙床面风蚀率的主要因素。在一定的风力条件下,风蚀率随沙粒胶结体粒径的增加呈指数递减变化,在一定的胶结体覆盖度下,风蚀率随风速增加而增大,且粒径越大风蚀率随风速的增加而增大的趋势更为明显;风速不是影响地表输沙率的主要因素,胶结体粒径在一定程度上对输沙率的影响起主导作用。随着胶结体粒径的增加,沙粒在胶结体覆盖床面产生上升过程,且输沙率随粒径的增加而增大,胶结体覆盖对输沙率的抑制作用主要体现在胶结体覆盖的密度效应上,密度越小输沙率越高。即同一盖度下的胶结体颗粒物,大粒径的胶结体较小粒径胶结体沙床面分布密度、数量都相对较小。因此,大粒径胶结体地表输沙率相对较大。不同粒度范围的胶结体覆盖沙床面表现出不同的风蚀和输沙率抑制效应,依次为:2~3 mm3~5 mm5~7 mm7~10 mm10 mm。 相似文献
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民勤沙区沙尘暴的分布特征及前期特征研究 总被引：6，自引：0，他引：6
民勤沙区 1 998年以来发生的 44次沙尘暴的观测研究结果表明 :( 1 )在民勤沙区每年春季 4月份是一年当中沙尘暴发生的高峰期 ,下午 1 4时左右和 1 8时左右是在一天当中沙尘暴发生的两个高峰时段 ;沙尘暴持续时间多在 2 h之内 ,最长的超过 6h;能见度 <50 0 m和≥50 0 m的各占一半 ,持续时间长则能见度小 ;沙尘暴的最大风向以 NW和 WNW占绝大多数 ;沙尘暴最大风的风速多在 2 0 m/ s以上 ,最大 2 5.2 m/ s。 ( 2 )沙尘暴的发生存在着一个或长或短的发育过程。在民勤沙区 ,沙尘暴发生前期在气温、气压、风速、风向等气象因子方面表现出明显的预兆 ,根据这些前期气象因子方面的异常特征就可以对沙尘暴进行预测、预报和预防。( 3 )在民勤沙区冬季 1 2～ 1月份的沙尘暴不仅持续时间较短 ,而且在前期气象因子方面与其他季节的沙尘暴有明显不同。 ( 4)沙漠地区主要天气现象的前期特征比较明显 ,但其表现过程比较短促。因此 ,根据沙尘暴前期气象因子的异常特征只适合对沙尘暴的发生时间、能见度和持续时间等进行短期预测 相似文献